吉林大学材料力学课程设计

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1、材料力学课程设计说明书题目：传动轴静强度、变形及疲劳强度计算序号：188指导教师：董心班级：441007姓名：孙少伟25材料力学课程设计说明书1．材料力学课程设计的目的本课程设计的目的是在于系统学完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的

2、知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）综合运用，又为后继课程（机械设计、专业课等）打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。具体的有以下六项：1．使学生的材料力学知识系统化、完整化；2．在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程中的实际问题；3．由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识和专业需要结合起来；4．综合运用了以前所学的个门课程的知识（高数、制图、理力、算法语言、计算机等等）使相关学科的知识有机地联系起来；5．初

3、步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法；6．为后继课程的教学打下基础。2．材料力学课程设计的任务和要求要求参加设计者，要系统地复习材料力学的全部基本理论和方法，独立分析、判断、设计题目的已知条件和所求问题。画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据和导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。3．材料力学课程设计的题目传动轴的强度、变形及疲劳强度计算6－1设计题目传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ]=80MPa，经高频淬火处理，其σb=650

4、MPa，σ-1=300MPa,τ-1=155MPa,磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧r均为2，疲劳安全系数n=2，要求：1）绘出传动轴的受力简图;2）作扭矩图及弯矩图；3）根据强度条件设计等直轴的直径；4）计算齿轮处轴的挠度；（按直径Φ1的等直杆计算）5）对阶梯传动轴进行疲劳强度计算；（若不满足，采取改进措施使其满足疲劳强度）；6）对所取数据的理论根据作必要的说明。说明：a)坐标的选取均按下图6—1所示；b)齿轮上的力F与节圆相切；c)数据表中为直径D的皮带轮传递的功率，为直径为D1的

5、皮带轮传递的功率。25材料力学课程设计说明书6—2传动轴的零件图Φ1为静强度条件所确定的轴径，尺寸最后一位数准确到mm，并取偶数。设图号6-4本次课程设计采用第18组数据。P=23.5kW,P1=10.3kW,n=800r/min,D=600mm,D1=280mm,D2=180mm,G2=700N,G1=200N,a=500mm,=35°。4.材料力学课程设计的具体设计方案（一）绘出传动轴的受力简图分析传动轴的零件图（下图）和受力图（右图），为直径D的皮带轮传递的功率，所以直径D的皮带轮传递的力矩M

6、=9549=280.502Nm,为直径为D1的皮带轮传递的功率，所以直径D2的皮带轮传递的力矩M1=9549=122.943Nm。25材料力学课程设计说明书在传动轴旋转方向上由力矩守衡可得平衡方程F×D2/2+(2F1-F1)×D1/2+(F2-2F2)×D2/2=0其中M=(2F2-F2)D/2,M1=(2F1-F1)D1/2故可解得F=2(M-M1)/D2=1750.656N传动轴的受力图：25材料力学课程设计说明书传动轴的零件图：现绘出传动轴的受力简图（如下图所示）：（二）作扭矩图及弯矩图由传

7、动轴的受力简图可求支反力得Fy1=(4Fcos+2G1+6F1+G2)/5=2421.039NFz1=(4Fsin+3F2)/5=1364.312NFy2=(Fcos+3G1+9F1+4G2)/5=2547.506NFz2=(Fsin+12F2)/5=2444.844N并作出传动轴各截面的内力图：25材料力学课程设计说明书沿y轴方向的剪力图：沿z轴方向的剪力图：扭矩图：25材料力学课程设计说明书沿y轴方向的弯矩图：沿z轴方向的弯矩图：（三）根据强度条件设计等直轴的直径I．由于传动轴的材料为优质碳素结

8、构钢（牌号45），因此需要选用第三强度理论进行强度计算。根据第三强度理论=其中由扭矩图与弯矩图可确定危险截面在D截面右侧与E截面左侧。在D截面右侧，，，则有在E截面左侧，，，则有25材料力学课程设计说明书，所以等直轴只需要满足D截面右侧即可。因此解得。由得；；；II．再校核是否满足静强度条件。此时需对U截面左侧进行校核。其中；在U截面左侧，，，则有因此解得，所以不满足静强度条件。由得；III．然后校核是否满足静强度条件。此时需对Q截面左侧，V截面右侧和E截面左侧进行校